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寧
汽車差速器殼加工工藝及夾具設(shè)計
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學(xué) 號
指導(dǎo)老師
年 月 日
III
摘 要
隨著社會的發(fā)展，汽車在生產(chǎn)和生活中的越來越廣泛，差速器是汽車中的重要部件，其殼體的結(jié)構(gòu)及加工精度直接影響差速器的正常工作，因此研究差速器的加工方法和工藝的編制是十分必要和有意義的。本次設(shè)計主要內(nèi)容有：差速器的工作原理結(jié)構(gòu)分析，差速器殼體的工藝編制，夾具的設(shè)計及加工中對定位基準(zhǔn)的選擇，工序和工裝設(shè)計中切削用量，夾緊力的計算等。機(jī)床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標(biāo)準(zhǔn)化，并且有專業(yè)的工廠進(jìn)行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為某工件加工工序服務(wù)的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設(shè)計制造。本設(shè)計的主要內(nèi)容是設(shè)計Φ22的孔鉆床夾具。
關(guān)鍵詞：差速器，殼體，工藝規(guī)程，夾具設(shè)計
目 錄
摘 要 2
目 錄 III
第1章 緒論 5
第2章 零件的分析 6
2.1 零件的作用 6
2.2 零件的工藝分析 6
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 9
3.1 基準(zhǔn)面的選擇 9
3.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇 9
3.1.2 精基準(zhǔn)的選擇 9
3.2 毛坯的制造形式 9
3.3 制訂工藝路線 9
3.3.1. 工藝線路方案一 10
3.3.2 工藝路線方案二 10
3.3.3. 工藝方案的比較與分析 11
3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11
3.4.1 外圓表面 12
3.4.2 內(nèi)圓表面 14
3.4.3 端面 15
3.4.4 凸臺 15
3.4.5 孔類 15
第4章 確定差速器切削用量及基本工時 17
第5章 鉆2-φ22H8孔夾具設(shè)計 43
5.1問題的提出 43
5.2定位基準(zhǔn)的選擇 43
5.4切削力與夾緊力的計算 43
5.5鉆套、差速器殼、鉆模板及夾具體設(shè)計 44
5.6夾具精度分析 46
5.7本章小結(jié) 48
總結(jié)與展望 49
參考文獻(xiàn) 50
致 謝 51
第1章 緒論
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
差速器殼零件加工工藝及夾具設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)行的一個全面的考核。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強(qiáng)、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。
本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
第2章 零件的分析
2.1 零件的作用
題目給定零件是差速器殼（見附件）。差速器的作用就是在向兩邊半軸傳遞動力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。普通差速器由行星齒輪、差速器殼（行星輪架）、半軸齒輪等零件組成。發(fā)動機(jī)的動力經(jīng)傳動軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動差速器殼帶動行星輪軸，再由行星輪帶動左、右兩條半軸，分別驅(qū)動左、右車輪。
圖1.1差速器殼零件圖
2.2 零件的工藝分析
差速器殼的零件可以分四組加工表面，圖中規(guī)定了一系列技術(shù)要求：現(xiàn)分?jǐn)⑷缦拢?
1. 零件上各段外圓表面：
φ200 粗糙度Ra 12.5。
φ154 公差等級 IT7，粗糙度Ra 1.6。
φ50 公差等級 IT6，粗糙度Ra 1.6。
2. 端面：
φ200前后端面，粗糙度Ra3.2
φ50端面，粗糙度Ra 12.5
中心內(nèi)孔φ50臺階面，粗糙度Ra 3.2
3. 內(nèi)圓孔表面：
φ130 公差等級IT7。
φ122 公差等級IT10 ，粗糙度Ra 6.3。
φ50 公差等級IT8，粗糙度Ra 1.6。
φ50 公差等級IT8，粗糙度Ra 1.6。
φ40 公差等級IT11，粗糙度Ra 6.3。
4.凸臺孔系
凸臺上距中心線74.5的平面，粗糙度Ra 6.3
2×φ22H8 公差等級IT8，粗糙度Ra 3.2。
2×φ8H8 公差等級IT8，粗糙度Ra 3.2。
φ4H13 公差等級IT8
12×φ12.5
他們之間的要求：
1.φ200端面及后端面對基準(zhǔn)A2-A3的跳動為0.05、0.06，精度等級：8級。
2.φ154、φ122內(nèi)孔對A2-A3基準(zhǔn)跳動為0.05，精度等級：8級。
3.兩φ20孔對A2-A3基準(zhǔn)位置度為φ0.06，精度等級：8級。
4.φ8H孔對兩φ20孔的位置度為0.1，精度等級：8級。
5.12個φ12.5的孔對A3的位置度為0.2，精度等級：8級。
6.兩φ20孔之間的同軸度要求為0.025，精度等級： 6級。
7.基準(zhǔn)A2為孔φ50H8，基準(zhǔn)A3為孔φ130H7。
8.φ50外圓對A2-A3基準(zhǔn)的跳動為0.03，位置度為φ0.03，精度等級：6級。
由上分析可知，對于這幾組加工表面，可以先加工好端面，內(nèi)外圓表面可以用加工好的端面為基準(zhǔn)先加工其中一組，然后借助專用夾具加工另一表面，并且保證它們之間的位置精度要求。
47
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計
3.1 基準(zhǔn)面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
3.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇
按照有關(guān)的粗基準(zhǔn)選擇原則（保證某重要表面的加工余量均勻時，選該表面為粗基準(zhǔn)。若工件每個表面都要求加工，為了保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選擇加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)，若工件必須保證不加工表面與加工表面之間的尺寸或位置要求，如壁厚均勻，先取不加工表面做粗基準(zhǔn)）可以取鑄件的大端作粗基準(zhǔn)加工小端面，再以小端面為基準(zhǔn)加工大端面，也可以取鑄件的兩個凸臺作為粗基準(zhǔn)，先加工好端面和要求不高的φ200外圓。
3.1.2 精基準(zhǔn)的選擇
按照有關(guān)的精基準(zhǔn)選擇原則（互為基準(zhǔn)原則；基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；可靠方便原則），對于本零件，外圓和內(nèi)圓兩組加工表面相互之間有一定的精度要求，內(nèi)圓粗加工時可以先選擇加工好的端面作為加工基準(zhǔn)，再以粗加工好的內(nèi)圓表面為基準(zhǔn)粗加工外圓表面，然后以粗加工好外圓表面為基準(zhǔn)精加工內(nèi)圓，最后再以基準(zhǔn)精加工好的內(nèi)圓精加工外圓。
后面加工零件肩上的行星輪軸孔可以用夾具以大端面為基準(zhǔn)銑出兩側(cè)平面，再用專用夾具以端面和平面為基準(zhǔn)加工孔。
3.2 毛坯的制造形式
零件材料為QT420-10，球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，具有很高的強(qiáng)度，又有良好的塑性和韌性，起綜合性能接近鋼，其鑄性能好，成本低廉，生產(chǎn)方便，工業(yè)中廣泛應(yīng)用。生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批量生產(chǎn)，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用砂型機(jī)械造型，這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。毛坯圖見附件。
3.3 制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批生產(chǎn)的條件下，考慮采用普通機(jī)床配以專用夾具，多用通用刀具，萬能量具。部分采用專用刀具和專一量具。并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
3.3.1. 工藝線路方案一
工序1 鑄造毛坯，清除冒口。
工序2 熱處理：正火。
工序3 粗車大端面、背面，8留余量。粗車φ200、φ154h7、φ130H7、φ122H10、φ152、φ50H8，留余量。軸向尺寸95、19留余量，倒角。。
工序4 粗車小端面φ50k6、φ40B11留余量，軸向尺寸153、133.5留余量，倒角。。
工序5 粗、半精車φ200、φ154、φ150、φ50外圓
工序6 精車φ200、φ154、φ150、φ50外圓及端面。
工序7 粗鏜φ40、φ50、φ122、φ130孔。
工序8 精鏜內(nèi)孔φ40、φ122、φ130孔φ50及內(nèi)部端面，倒角。
工序9 銑兩凸臺上平面。
工序10 鉆φ4孔。
工序11 鉆大端法蘭上12個φ12.5孔。
工序12 鉆、鉸兩組φ22、φ8孔，φ8孔倒角。
工序13 去毛刺，檢查。
3.3.2 工藝路線方案二
工序1 鑄造。
工序2 熱處理：退火。
工序3 鉆大端法蘭上12個φ12.5孔。
工序4鉆、鉸兩組φ22、φ8孔，φ8孔倒角。
工序5 鉆φ4孔
工序6 銑兩凸臺上平面。
工序7 粗車、精車φ200及端面，倒角，鉆φ40孔，
工序8 粗鏜φ40、φ50孔及端面、φ122、φ130孔。
工序9 粗、半精車φ50、φ154外圓及端面，車凸臺上φ150外圓。
工序10 精鏜φ50及端面、φ122、φ130孔，倒角。
工序11 精車φ50，φ154外圓及端面，倒角。
工序12 去毛刺，檢查。
3.3.3. 工藝方案的比較與分析
上述兩個方案的特點在于：方案一在車床上先加工大端面，再以大端面定位加工小端面，方案二是先鉆孔，車端面，然后以孔和大端面定位，加工其它部分。兩相比較起來可以看出，工序一比較分散，適合大批量生產(chǎn)。方案二的加工不是很合理，鉆孔缺少必要的定位，精度誤差都比較大。在大批生產(chǎn)中，綜合考慮，我們選擇工藝路線一。
工序1 鑄造毛坯，清除冒口。
工序2 熱處理：正火。
工序3 粗車大端面、背面，8留余量。粗車φ200、φ154h7、φ130H7、φ122H10、φ152、φ50H8，留余量。軸向尺寸95、19留余量，倒角。。
工序4 粗車小端面φ50k6、φ40B11留余量，軸向尺寸153、133.5留余量，倒角。。
工序5 粗、半精車φ200、φ154、φ150、φ50外圓
工序6 精車φ200、φ154、φ150、φ50外圓及端面。
工序7 粗鏜φ40、φ50、φ122、φ130孔。
工序8 精鏜內(nèi)孔φ40、φ122、φ130孔φ50及內(nèi)部端面，倒角。
工序9 銑兩凸臺上平面。
工序10 鉆φ4孔。
工序11 鉆大端法蘭上12個φ12.5孔。
工序12 鉆、鉸兩組φ22、φ8孔，φ8孔倒角。
工序13 去毛刺，檢查。
3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
差速器殼零件材料為QT420-10，硬度為156～197HBS，毛坯質(zhì)量約為2.4kg，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用砂型機(jī)械造型鑄造。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-5，毛坯鑄造精度等級取9G。
根據(jù)上述材料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
3.4.1 外圓表面
(1).φ200
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2—1至2.2—4，加工余量為4mm，尺寸公差為2.8，所以其外圓毛坯名義直徑為φ2081.4mm。
參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》2.3—2至2.3—5，確定各工序尺寸及余量為：
毛坯：φ2081.4mm
車：φ200mm 2Z=8mm
(2).φ154
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2—1至2.2—4，加工余量為3mm，尺寸公差為2.5，所以其外圓毛坯名義直徑為φ1601.25mm。參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》2.3—2至2.3—5，確定各工序尺寸及余量為：
毛坯：φ1601.25mm
粗車：φ155.6mm 2Z=4.4mm
半精車：φ154.3mm 2Z=1.3mm
精車：φ154mm ? 2Z=0.3mm
(3).φ150
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2—1至2.2—4，加工余量為3mm，尺寸公差為2.5，所以其外圓毛坯名義直徑為φ1561.25mm。參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》2.3—2至2.3—5，確定各工序尺寸及余量為：
毛坯：φ1561.25mm
車：φ150mm 2Z=6mm
(4). φ50mm
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2—1至2.2—4，加工余量2.5mm，尺寸公差為2，所以其外圓毛坯名義直徑為φ551mm。參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》2.3—2至2.3—5，確定φ50外圓的加工余量
和工序間余量分布見下圖：
圖3.1毛坯余量分布圖
由圖可知：
毛坯名義直徑：50＋2.5×2＝55 mm
毛坯最大直徑：55＋2/2=55 mm
毛坯最小直徑：55-2/2=53 mm
粗車后最大直徑：55-3.5=51.5 mm
粗車后最小直徑：51.5-0.39=51.11 mm
半精車后最大直徑：51.5-1.2=50.3 mm
半精車后最小直徑：50.3-0.062=50.238 mm
精車后尺寸為零件尺寸，即φ50 mm
將上敘計算的工序間尺寸及公差整理成表3.1。
表3.1 加工余量計算表
工序名稱
工序余量（mm）
工序基本尺寸
(mm)
工序尺寸及公差(mm)
精車外圓
0.3
50
φ50
半精車外圓
1.2
50+0.3=50.3
φ50.3
粗車外圓
3.5
50.3+1.2=51.5
φ51.5
毛坯
50+5=55
φ551
3.4.2 內(nèi)圓表面
(1).φ122mm
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2—1至2.2—4，加工余量3mm，尺寸公差為2.5mm，所以其孔毛坯名義直徑為φ1161.25mm。參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》2.3—8至2.3—12，確定各工序尺寸及余量為：
毛坯：φ451mm
粗鏜：φ121.6mm 2Z=5.5mm
半精鏜：φ122mm 2Z=0.4mm
(2).φ130mm
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2—1至2.2—4，加工余量3mm，尺寸公差為2.5，所以其孔毛坯名義直徑為φ1241.25mm。參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》2.3—8至2.3—12，確定各工序尺寸及余量為：
毛坯：φ1241.2mm
粗鏜：φ129.5mm 2Z=5.5mm
半精鏜：φ129.9mm 2Z=0.4mm
精鏜：φ130mm 2Z=0.1mm
(3).φ40mm
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2—1至2.2—4，加工余量2.5mm，尺寸公差為2mm，所以其孔毛坯名義直徑為φ351mm。參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》2.3—8至2.3—12，確定各工序尺寸及余量為：
毛坯：φ351mm
鉆孔：φ39.5mm 2Z=4.5mm
鏜： φ40mm 2Z=0.5mm
(4).φ50mm
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2—1至2.2—4，加工余量2.5mm，尺寸公差為2mm，所以其孔毛坯名義直徑為φ451mm。參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》2.3—8至2.3—12，確定各工序尺寸及余量為：
毛坯：φ451mm
粗鏜：φ49.6mm 2Z=4.5mm
半精鏜：φ49.9mm 2Z=0.4mm
精鏜：φ50mm 2Z=0.1mm
3.4.3 端面
(1). φ50小頭端面
銑前：157mm
粗銑：153mm Z=4mm
(2).內(nèi)臺階孔φ50
車前： 135.5mm
粗鏜：134.5mm Z=1mm
半精鏜：133.5mm Z=1mm
(3).φ200前端面
毛坯： 160mm
粗銑：157mm Z=3mm
(4).φ200后端面
車前：11mm
粗銑：9mm Z=2mm
半精銑：8 mm Z=1mm
3.4.4 凸臺
凸臺上平面：
銑前：距中心線75
銑后：距中心線74.5， Z=0.5mm
3.4.5 孔類
(1).φ4H13、12×φ12.5 孔
一次鉆好即可。
(2).2×φ8H8孔
鉆：φ7.8孔 2Z=7.8mm
鉸：φ8 2Z=0.2mm
(3).2×φ22H8孔
鉆：φ20 2Z=20mm
擴(kuò)鉆：φ21.8 2Z=1.8mm
鉸：φ22 2Z=0.2mm
第4章 確定差速器切削用量及基本工時
工序3 粗車大端面、背面，8留余量。粗車φ200、φ154h7、φ130H7、φ122H10、φ152、φ50H8，留余量。軸向尺寸95、19留余量，倒角。
(1).車φ200外圓
1）切削深度：余量Z=4mm，分兩次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3—13
車刀 刀桿尺寸：25×25mm
f=0.9～1.3(mm/r),查機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=1.02mm/r
3）計算切削速度
查《工藝師手冊》表27-12：
V=k
==33.4(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===51.4r/min
按照機(jī)床說明書，取n=50r/min
所以實際切削速度：
V= n= =32.67m/min
5）檢驗機(jī)床功率：
主切削力 查《工藝師手冊》 表2-14
F=Cafvk ………………………………4.6
式中C=900 ,x=1.0 , y=0.85 , n=0，
k=0.89 k=1.0， k=0.89
代入公式得
F=
=2729(N)
切削時消耗功率：
P===1.48（KW）
CA6140機(jī)床電機(jī)功率為7.5KW, 所以機(jī)床功率足夠。
6）檢驗機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度：已知主切削力為徑向切削力F
參考《工藝師手冊》
F=Cafvk ………………………………4.7
其中C=530, x=0.90, y=0.75, n=0
查表27—16《機(jī)械工藝師手冊》
k=0.89,
代入得：
F=530×3.35×1.02×1×0.89
=1416(N)
軸向切削力（走刀力）：查表2-17《機(jī)械工藝師手冊》
F=Cafvk ………………………………4.8
其中 C=450, x=1.0, y=0.4 , n=0 , k=0.89
軸向切削力：
F=450×3.35×1.02×1×0.89
=1351(N)
取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍摩擦系數(shù)u=0.1,則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)C(jī)床的作用力：
F= F+u（F+ F）
=1765(N)
查機(jī)床說明書，機(jī)床最大縱向力為3530N,故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可以正常工作。
7）切削工時：
刀具行程L==14+2+2+2=45 (mm)
=×2=0.78(min)
(2) 車φ150外圓，粗、半精車φ154外圓及端面
1).加工條件
工件材料：QT420-10，鑄造
加工要求：車大頭φ200外圓及端面，倒角。Ra 6.3。
機(jī)床：CA6140臥式車床。
刀具：刀片材料YG6，刀稈尺寸25×25mm，k=90°,a=5°。
2) 計算切削用量
(1).車φ150外圓
1）切削深度：余量Z=3mm，分兩次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3—13
車刀 刀桿尺寸：25×25mm
f=0.9～1.3(mm/r),查機(jī)床說明書，加工表面不連續(xù)，取f=0.81mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k
=
=35.9(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===73.2 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=80 r/min
所以實際切削速度：
V= n=80 =39.1(m/min)
5）切削工時
刀具行程L==78+0+2=80 mm
=2=2.46 (min)
(2).粗車φ154外圓
1）切削深度：余量Z=2.2mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3—13
車刀 刀桿尺寸：25×25mm
f=0.9～1.3(mm/r),查機(jī)床說明書，取f=1.02mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k
=
=33.1(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===65(r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=63 r/min
所以實際切削速度：
V= n=63 =31.6(m/min)
5）切削工時
刀具行程L==16+0+2=18 mm
==0.28(min)
(3).半精車φ154外圓
1）切削深度：余量Z=0.65mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3—14
車刀 刀桿尺寸：25×25mm
f=0.55～0.7(mm/r),查機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=0.61mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k
=
=48.9(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===101 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=100 r/min
所以實際切削速度：
V= n=100 =48.3(m/min)
5）切削工時
刀具行程L==16+0+2=18 mm
==0.295(min)
(4).粗車φ200前端面（與φ154部位）
1）切削深度：余量Z=2mm，可一次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3—13
車刀 刀桿尺寸：25×25mm
f=0.9～1.3(mm/r),查機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=1.02mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k
=
=33.6(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===53.5 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=50 r/min
所以實際切削速度：
V= n=50 =31.4(m/min)
5）切削工時
刀具行程L==++2+3=15 (mm)
==0.294 (min)
工序4 粗車小端面φ50k6、φ40B11留余量，軸向尺寸153、133.5留余量，倒角。
(1) 加工條件
工件材料：QT420-10，鑄造
加工要求：鉆φ40孔，粗、半精車φ50、φ154外圓及端面，車φ150外圓。
機(jī)床：C6140臥式車床。
刀具：鉆孔φ39.5錐柄高速鋼麻花鉆加鉆套，車刀刀片材料YG6，刀稈尺寸25×25mm，k=90°,a=5°。
(2) 計算切削用量
1)鉆φ40鑄造孔至φ39.5
a切削深度：考慮拔摸斜度，余量2Z=8mm，鉆削一次。
2）進(jìn)給量：手動進(jìn)給。
查《工藝師手冊》表28-32,V=18.7m/min
3）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===148(r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=160r/min。
所以實際切削速度：
V= n=160=21.7(m/min)
⑶粗車φ50外圓
1）切削深度：余量Z=1.75mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3—13
車刀 刀桿尺寸：25×25mm
f=0.9～1.3(mm/r),查機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=1.02mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k
=
=36.5(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===211 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=200 r/min
所以實際切削速度：
V= n=200 =31.4(m/min)
5）切削工時
刀具行程L==20++3=23 (mm)
==0.112 (min)
⑷粗車φ50臺階面
1）切削深度：余量Z=2mm，可一次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3—13
車刀 刀桿尺寸：25×25mm
f=0.9～1.3(mm/r),查機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=1.02mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k
=
=33.4(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===171 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=160 r/min
所以實際切削速度：
V= n=160 =31.1(m/min)
5）切削工時
刀具行程L==++2+3=15 (mm)
==0.073 (min)
⑸半精車φ50外圓
1）切削深度：余量Z=0.65mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3—14
車刀 刀桿尺寸：25×25mm
f=0.55～0.7(mm/r),查機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=0.61mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k
=
=48.9(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===302 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=320 r/min
所以實際切削速度：
V= n=320 =51.7(m/min)
5）切削工時
刀具行程L==20++3=23 mm
==0.117 (min)
⑴精車φ50外圓
1）切削深度：余量Z=0.15mm，一次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3—14
車刀 刀桿尺寸：25×25mm
f=0.15～0.25(mm/r),查機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=0.2mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k
=
=95.1(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===605 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=560 r/min
所以實際切削速度：
V= n=560 =87.9（m/min）
5）切削工時
刀具行程L==20++3=23 (mm)
==0.205 (min)
4.4工序4精車φ200、φ154、φ150,精車最大輪廓φ200前端面
精車φ154外圓
1）切削深度：余量Z=0.15mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3—14
車刀 刀桿尺寸：25×25mm
f=0.15～0.25(mm/r),查機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=0.2mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k
=
=95.1(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===196 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=200 r/min
所以實際切削速度：
V= n=200 =96.7(m/min)
5）切削工時
刀具行程L==16+0+2=18 (mm)
==0.45(min)_
⑷ 精車最大輪廓φ200前端面
1）切削深度：余量Z=1mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3—14
車刀 刀桿尺寸：25×25mm
f=0.25～0.4(mm/r),查機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=0.3mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k
=
=65(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===132 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=125 r/min
所以實際切削速度：
V= n=125 =60.5(m/min)
5）切削工時
刀具行程=+0+3=24 (mm)
==0.64 (min)
4.5 工序5 粗鏜φ50、φ122、φ130孔
1.粗鏜φ130孔
1）切削深度：余量Z=2.75mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3-15
f=0.15～0.4(mm/r),查機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=0.41mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k
=
=46.6(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===119(r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=125r/min
所以實際切削速度：
V= n= 125 =48.7(m/min)
5）檢驗機(jī)床功率：
主切削力 查《工藝師手冊》 表2-14
F=Cafvk==1526(N)
切削時消耗功率：
P===1.24（KW）
CA6140機(jī)床電機(jī)功率為7.5KW, 所以機(jī)床功率足夠。
6）檢驗機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度：已知主切削力為徑向切削力F
參考《工藝師手冊》
F=Cafvk
=530×2.75×0.41×1×0.89
=676(N)
軸向切削力（走刀力）：查表2-17《機(jī)械工藝師手冊》
F=Cafvk
=450×2.75×0.41×1×0.89
=763(N)
取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍摩擦系數(shù)u=0.1,則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)C(jī)床的作用力：
F= F+u（F+ F）
=904(N)
查機(jī)床說明書，機(jī)床最大縱向力為3530N,故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可以正常工作。
7）切削工時:
刀具行程L==8+2+3=13 (mm)
==0.26(min)
4.粗鏜φ122孔
1）切削深度：余量Z=2.8mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3-15，
f=0.15～.04mm/r,此處為非連續(xù)表面，查機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=0.3mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k ………………………………4.9
取T=60min,C=158,x=0.15,y=0.40,m=0.2
查《工藝師手冊》表27-17
k=0.85, k=0.6, k=1.2, k=0.89, k=1.0,
k=0.85×0.6×1.2×0.89×1.0=0.54
V==52.1(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===143(r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=125r/min。
所以實際切削速度：
V= n=125=45.5(m/min)
5）切削工時:
刀具行程L==50+3+3=56 (mm)
==1.49(min)
5.粗鏜φ50孔
1）切削深度：余量Z=2.3mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3-15，
f=0.15～0.4mm/r,查機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=0.3mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k
=
=40.1(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===284(r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=250r/min。
所以實際切削速度：
V= n=250=35.3(m/min)
5）切削工時:
刀具行程L==19+2+3=22 mm
==0.29(min)
6.粗鏜φ50孔端面
1）切削深度：余量Z=2mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3-15，
f=0.15～0.4mm/r,查機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=0.3mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k
=
=54.8(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===212(r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=200r/min。
所以實際切削速度：
V= n=200=51.5 (m/min)
5）切削工時:
刀具行程L==++2+3=21 (mm)
==0.35 (min)
6.半精鏜φ50孔端面
1）切削深度：余量Z=1mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3-15，
f=0.15～0.4mm/r,查機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=0.3mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k
=
=60.6(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===245(r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=250r/min。
所以實際切削速度：
V= n=250=61.4(m/min)
5）切削工時:
刀具行程L==++2+3=21 (mm)
==0.028 (min)
4.6 工序6 精鏜φ40、φ50、φ122、φ130孔，以端面和φ154外圓定位，選用T740K精鏜床
5.5.6.1 加工條件
工件材料：QT420-10
加工要求：精鏜φ50、φ122、φ130孔。
機(jī)床：T740K金剛鏜床
刀具：金剛石鏜刀
5.5.6.2 計算切削用量
⑴.半精鏜φ130孔
1）切削深度：余量Z=0.2mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查有關(guān)資料
f=0.01～0.14(mm/r), 進(jìn)給無級變速，取f=0.08mm/r
3）計算切削速度 查有關(guān)資料,V=150～500 m/min,取V=200m/min
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===489 (r/min)
T740K金剛鏜床為無級變速，取n=489 (r/min)
5）切削工時
刀具行程L=其中：=8+2+3=13 mm
==0.332 (min)
⑵.半精鏜φ122孔
1）切削深度：余量Z=0.25mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查有關(guān)資料
f=0.01～0.14(mm/r), 進(jìn)給無級變速，現(xiàn)取f=0.08mm/r
3）計算切削速度 ，查有關(guān)資料：
V=150～500 m/min
取V=200m/min
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===521 (r/min)
T740K金剛鏜床為無級變速，取n=521 r/min
5）切削工時
刀具行程L==51+2+3=56 mm
==1.34(min)
⑶.半精鏜φ50孔
1）切削深度：余量Z=0.2mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查有關(guān)資料
f=0.01～0.14(mm/r), 進(jìn)給無級變速，取f=0.08mm/r
3）計算切削速度,取V=200m/min。
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===1170 (r/min)
T740K金剛鏜床為無級變速，取n=1170 r/min
5）切削工時
刀具行程L==19+2+3=22 mm
==0.235 (min)
⑵精鏜內(nèi)臺階孔φ50
1）切削深度：余量Z=1mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3—14
車刀 刀桿尺寸：25×25mm
f=0.25～0.4(mm/r),查機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=0.3mm/r
3）計算切削速度 查《工藝師手冊》表27-12
V=k]
=
=60.8(m/min)
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===387 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=400 r/min
所以實際切削速度：
V= n=400 =62.8(m/min)
5）切削工時
刀具行程L==20++3=23 (mm)
==0.091( min)
⑷.半精鏜φ40孔
1）切削深度：余量Z=0.3mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查有關(guān)資料
f=0.01～0.14(mm/r), 進(jìn)給無級變速，現(xiàn)取f=0.08mm/r
3）計算切削速度 ，取V=200m/min
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===1590 (r/min)
T740K金剛鏜床為無級變速，取n=1590 r/min
5）切削工時
刀具行程L==39+2+3=42 mm
==0.33 (min)
⑸.精鏜φ130孔
1）切削深度：余量Z=0.05mm，一次切除。
2）進(jìn)給量：查有關(guān)資料
f=0.01～0.14(mm/r), 進(jìn)給無級變速，取f=0.05mm/r
3）計算切削速度，取V=200m/min
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===489 (r/min)
T740K金剛鏜床為無級變速，取n=489 r/min
5）切削工時
刀具行程L==8+2+3=13 mm
==0.531 (min)
⑹.精鏜φ50孔
1）切削深度：余量Z=0.05mm，可以一次切除。
2）進(jìn)給量：查有關(guān)資料
f=0.01～0.14(mm/r), 進(jìn)給無級變速，取f=0.05mm/r
3）計算切削速度 查有關(guān)資料
V=150～500 m/min
取V=200m/min
4）確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===1170 (r/min)
T740K金剛鏜床為無級變速，取n=1170 r/min
5）切削工時
刀具行程L==19+2+3=22 mm
==0.376(min)
4.7工序7 銑兩凸臺上平面
1 加工條件
工件材料：QT420-10
加工要求：銑兩凸臺上平面,R=6.3。
機(jī)床：X53K立式銑床。
刀具：φ50標(biāo)準(zhǔn)高速鋼錐柄立銑刀，齒數(shù)為6。
2 切削用量
查《工藝師手冊》表3-30
V=0.25～0.35 m/s,取0.2 m/s即18m/min,
確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===114 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=118 r/min
所以實際切削速度：
V= n=118 =18.5(m/min)
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3-28,每齒進(jìn)給量af=0.07～0.18mm，取0.1mm，
工作臺進(jìn)給速度
=0.16118=70.8 (mm/min)
取縱向進(jìn)給速度=75 mm/min,
切削工時:
T= ………………………………………4.10
其中：l =40 mm
代入得：
t==0.533(min)
4.8 工序8 鉆φ4孔，選用Z525立式鉆床及專用夾具。
1 加工條件
工件材料：QT420-10
加工要求：鉆φ4孔。
機(jī)床：Z525立式鉆床。
刀具：φ4標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆頭
2切削用量
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3—42
V=0.35m/s,即0.35×60=21 (m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===1671 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=1360 r/min
所以實際切削速度：
V= n=1360 =17.1(m/min)
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表3—38，f=0.08～0.12mm/r ，
按照機(jī)床說明書，取0.1mm/r,
切削工時:
T= ………………………………………4.11
其中：=5.5+2=7.5 mm
代入得：
t==0.055 (min)
4.9 工序9 鉆、鉸兩組φ8、φ22孔，φ8孔倒角。
1加工條件
工件材料：QT420-10
加工要求：鉆、鉸兩組φ8、φ22孔，φ8孔倒角。
機(jī)床：Z525立式鉆床。
刀具：鉆用φ20、φ21.8、φ8高速鋼錐柄麻花鉆頭，鉸用φ22、φ8高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀，倒角用45°高速鋼錐柄機(jī)用锪鉆。
2 切削用量
1）.鉆φ8孔至φ7.8
查《工藝師手冊》表28-13，V=18m/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===716 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=680 r/min
所以實際切削速度：
V= n=680 =17.1(m/min)
查《工藝師手冊》表28-13，f=0.2mm/r ，
按照機(jī)床說明書，取0.17mm/r,
切削工時:
刀具行程L= =15+1+3=19 mm
==0.165 (min)
以上為鉆一個孔的機(jī)動時間，故本工步的機(jī)動時間為
T=2=0.165×2=0.33 (min)
2）.鉸φ8孔
查《工藝師手冊》表28-13，V=26m/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===1035 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=960 r/min
所以實際切削速度：
V= n=960 =24.1(m/min)
查《工藝師手冊》表28-13,取f=0.17mm/r
切削工時:
刀具行程L= =15+1+3=19 mm
==0.135(min)
以上為鉆一個孔的機(jī)動時間，故本工步的機(jī)動時間為
T=2=0.135×2=0.27 (min)
3）鉆φ22孔底孔φ20
查《工藝師手冊》表28-13，V=18m/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===272 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=272 r/min
所以實際切削速度：
V= n=272 =17.1(m/min)
查《工藝師手冊》表28-13，f=0.32mm/r，
按照機(jī)床說明書，取0.28mm/r,
切削工時:
刀具行程L==15+1+3=19 (mm)
==0.25 (min)
以上為鉆一個孔的機(jī)動時間，故本工步的機(jī)動時間為
T=2 =0.25×2=0.5 (min)
4）擴(kuò)鉆φ22孔至φ21.8
查《工藝師手冊》表28-32，V=18.7m/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===273 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=272 r/min
所以實際切削速度：
V= n=272 =18.4(m/min)
查《工藝師手冊》表28-30
f=0.9～1.2mm/r ，取系數(shù)0.5，
按照機(jī)床說明書，取0.48mm/r,
切削工時:
刀具行程L= =15+1+3=19 (mm)
==0.145 (min)
以上為擴(kuò)鉆一個孔的機(jī)動時間，故本工步的機(jī)動時間為
T=2 =0.145×2=0.29 (min)
5）鉸φ22孔
查《工藝師手冊》表28-13，V=29m/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
n===419 (r/min)
按照機(jī)床說明書，取n=392 (r/min)
所以實際切削速度：
V= n=392 =26.7(m/min)
查《工藝師手冊》表28-13，f=0.32mm/r ，
按照機(jī)床說明書，取0.28mm/r,
切削工時:
刀具行程L= =15+1+3=19(mm)
==0.135 (min)
以上為鉸一個孔的機(jī)動時間，故本工步的機(jī)動時間為
T=2=0.135×2=0.27 ( min)
4.10 工序10 鉆孔12×Φ12.5
1選擇鉆頭
機(jī)床：立式鉆床Z535。
鉆頭：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.5，選取高速鋼擴(kuò)孔鉆鉆頭，材料為，其直徑為，其幾何形狀和角度為標(biāo)準(zhǔn)刃磨形狀，、、、。
2計算切削用量
1）進(jìn)給量
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.10，，查得 ，取。
2）決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.12，當(dāng)時，鉆頭后刀面最大磨損量為0.9，壽命。
3）計算切削速度
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.15，查的切削速度。
各修正系數(shù)為 、
故
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-12，與相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為與?，F(xiàn)取，速度損失較小。
所以實際切削速度。
3計算切削工時
切削工時，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表6.2-5。
則本工序總切削工時
第5章 鉆2-φ22H8孔夾具設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度。在加工此零件時，需要設(shè)計專用夾具。
5.1問題的提出
本夾具主要用來鉆鉸孔22孔。這個孔距右平面有尺寸精度要求為，與中心孔垂直。因為位置精度要求不高，也無需表面粗糙度要求，故再本道工序加工時主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度。
5.2定位基準(zhǔn)的選擇
此零件放在Z535立式鉆床上加工，刀具為21直柄短麻花鉆。然后換用22的鉸刀加工由零件分析，選擇用中心孔的長銷加上這個孔的一面定位，就可以限制5個自由度，在由下面的大孔加個削邊銷就可以實現(xiàn)完全定位。
5.4切削力與夾緊力的計算
由于本道工序完成螺紋底孔的鉆削，因此切削力為鉆削力。由參考文獻(xiàn)[1]，表2.4-69得：
軸向力F：
扭矩M：
式中：
∴
夾緊力的方向在軸線上，與M產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩同軸，所以夾緊力F不需要太大，只要工件相對與夾具體沒有移動就可以了。
5.5鉆套、差速器殼、鉆模板及夾具體設(shè)計
螺紋底孔的加工只需鉆削加工就能滿足加工要求?？紤]到鉆套可能出現(xiàn)的磨損，故查參考文獻(xiàn)[1]，表5.2-13選用可換鉆套（GB2264-80其結(jié)構(gòu)如下圖所示），當(dāng)磨損就可更換。與其裝配的是鉆套用差速器殼（GB2263-80查表5.2-14），起固定的是鉆套螺釘（GB2268-80查表5.2-12）。
圖5.3 可換鉆套
表5.1 可換鉆套
d
D
H
h
C
r
基
本
尺
寸
極
限
偏
差
基
本
尺
寸
極
限
偏
差
22
+0.041
+0.020
30
+0.021
+0.008
46
42
30
12
5.5
18
1
3
2.5
29.5
圖5.4 鉆套用差速器殼
表5.2 鉆套用差速器殼
d
D
H
C
基本尺寸
極限偏差
基本尺寸
極限偏差
30
+0.041
+0.020
42
+0.033
+0.017
30
1
3
圖5.5 鉆套螺釘
表